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模糊综合评价的机械化挤奶站设备及配套方案选择

2009-11-11 08:44 荷斯坦奶农俱乐部网访问量：671 [ 字号：大 中 小 ]

摘要合理选择设备、科学制定设备配套方案是机械化挤奶站建设的关键。本文综合考虑技术性能、经济性能和质量性能，利用专家打分、AHP分析和模糊综合评价方法，对挤奶机、牛奶冷却罐和挤奶厅供热装置的投资利用效果进行了评价，据此提出了东北农区机械化挤奶站设备选择及配套方案的建议，即提桶式挤奶机、进口牛奶冷却罐和热风式挤奶厅供热装置的组合。

基于模糊综合评价的机械化挤奶站设备及配套方案选择研究（1）

     1 引言
        东北农区是全国重要的原料牛奶及乳制品生产基地。1998年以来，随着乳品加工业的蓬勃发展、奶牛饲养组织方式的变革以及乳品加工业对奶源质量要求的提高，机械化挤奶站这种牛奶生产组织模式营运而生并快速发展，到2004年底，全区机械化挤奶站总数已超过1000个，有力地推动了东北地区奶牛生产效率的提高和乳制品质量安全的改善。但是，机械化挤奶站的建设和应用在我国是一个新生事物，各地在挤奶站建设过程中，普遍存在着设备选型不尽合理、整体配套方案不太科学的问题，直接影响了挤奶站建设和运行的技术经济效果。因此，迫切需要研究东北农区机械化挤奶站设备及配套方案的选择方法。笔者基于所承担的《机械化奶站设备选择应用》课题，综合利用专家经验法、层次分析法和模糊综合评价法，考虑技术效果、经济效果和奶源质量保障效果，对东北农区机械化挤奶站设备及配套方案的评价选择问题进行了探索性的研究。
        2 机械化挤奶站设备评价指标体系的构建
        从技术经济学的角度看，机械化挤奶站设备选择方案应考虑技术效果和经济效果两个方面；从应用对象看，机械化挤奶站设备的合理选择还要考虑对牛奶质量安全的影响，使用操作者和运行管理者的认可程度。因此，机械化挤奶站设备评价指标应包括技术性指标、经济性指标和质量性指标。
        遵循科学性和完备性、层次性和关联性、独立性和互补性、可比性和可量化性、简明性和可得性等原则，构建出了能够多层次、多角度、全方位地反映城乡结合部地域特征的指标体系，包括目标层、准则层和指标层等三个层次，技术、经济和质量等三个分类指标，如表1所示。

表1. 机械化挤奶站设备评价指标体系

分类指标	挤奶机	牛奶冷却罐	挤奶厅供热装置
技术指标	生产率、操作方便性、挤奶速度、挤干奶量、故障率、计量精确性	冷却速度、故障率、能耗	预热时间、冬季挤奶厅温度、故障率
经济指标	费用年值	费用年值	费用年值
质量指标	奶牛菌落数、奶牛乳房炎发病率	牛奶菌落增数	挤奶厅工作条件

注：各指标的具体含义和计算方法详见笔者的前期研究成果－文献[1]。

        3 机械化挤奶站设备模糊综合评价模型
        3.1 费用年值的确定
        费用年值是机械化挤奶设备的经济性指标，它是指按一定的折现率将寿命期内各年发生的费用折现到同一时点得到费用现值，再将费用现值平均分摊到寿命期内各年份，得到的费用值。它适用于多个方案的比选，其判别准则是：费用年值最小的设备为最优设备[2]。费用年值的计算公式如下：

        式中：－费用现值
　　　－费用年值
　　　－第年的设备使用费用
　　　－基准折现率
　　　－设备寿命年限
　　　－现值系数
　　　－资金回收系数
        3.2 指标端点值的确定
        为确定指标隶属函数，必须先确定指标端点值。机械化挤奶站设备选择的实质，是一个不同设备之间评价指标值的综合比较过程。因此，指标的两个端点值分别为指标测度值的最大值和最小值。为消除随机性和波动性，本文取指标测度值中前三位的平均值和后三位的平均值作为端点值，分别用和表示。

        3.3评价指标隶属函数的确定

根据指标测度值大小与效果之间的关系，将表1中的指标分为两类。一是指标值越大效果越好的正向指标；另一类是指标值越小效果越好的逆向指标。其隶属函数曲线见图1图2。

根据常用隶属函数的类型[3]，对于正向指标，其隶属函数可表示为：

对于逆向指标，其隶属函数可表示为：

3.4指标权重的确定

        指标权重反映了指标的重要程度，直接决定着评价结果的准确性。机械化挤奶站设备评价指标众多，其重要程度的判断涉及诸多相关知识，单凭个人或数理统计方法难以做到，采用专家判断法可以集众多专家的智慧，对指标的重要程度进行较客观的判断。为克服同类专家经验的片面性和知识面的局限性，本文选取了三类10位专家，其中技术专家5位、管理专家3位和应用专家2位。
        3.4.1单项指标权重的确定。单项指标权重的确定采用专家直接打分法，首先由10位专家给出每一指标的权重；然后对每类专家的打分进行算数平均，得到三个算数平均值；最后对三个算数平均值再进行加权平均（权重分别为技术类0.5，管理类0.3，应用类0.2），得到各指标的权重值。
        3.4.2分类指标权重的确定。分类指标权重的确定采用AHP分析法，具体步骤如下：
        第一，由专家对技术性、经济性和质量性进行两两对比，得到10个分类指标重要性程度的判断矩阵；
        第二，对每类专家给出的判断矩阵进行算数平均；
        第三，对算数平均值进行加权平均（权重同上），得到分类指标的重要性程度判断矩阵。
        第四，计算判断矩阵的最大特征根；
        第五，计算最大特征根对应的特征向量，并进行归一化处理；
        第六，检验判断矩阵的一致性。若通过检验，则归一化处理的特征向量即为分类指标的权重。
        3.5 综合评价模型
        为考虑各指标的综合作用，在单项指标模糊评价的基础上，采用多目标线性加权函数法确定机械化挤奶站设备的综合评价结果，其函数表达式为：